JPH0723534A - 電池保護方法及び電池保護回路 - Google Patents

電池保護方法及び電池保護回路

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JPH0723534A
JPH0723534A JP16167193A JP16167193A JPH0723534A JP H0723534 A JPH0723534 A JP H0723534A JP 16167193 A JP16167193 A JP 16167193A JP 16167193 A JP16167193 A JP 16167193A JP H0723534 A JPH0723534 A JP H0723534A
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JP
Japan
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voltage
battery
secondary battery
circuit
temperature
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JP16167193A
Other languages
English (en)
Inventor
Hisashi Uchida
久 内田
Isao Kuribayashi
功 栗林
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A&T Battery Corp
Taiyo Yuden Co Ltd
Original Assignee
A&T Battery Corp
Taiyo Yuden Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 周囲温度の影響を受けずに2次電池を過充電
から保護する電池保護回路を提供すること。 【構成】 過充電検出回路32の入力側に温度補償回路
33を設け、過充電検出回路32及び温度補償回路33
全体の周囲温度に対する検出電圧の変化率(温度係数)
を、セル電池2a,2bの周囲温度に対する電圧の変化
率と等しく設定する。 【効果】 周囲温度が上昇した場合においても常温時と
同等の基準で過充電状態を判定でき、電池の劣化或いは
破損を防止することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、周囲温度の影響を受け
ずに2次電池の過充電時に電池への通電を断ち、2次電
池を保護する電池保護方法及び電池保護回路に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】従来、2次電池を複数個直列接続して、
ケース内に収納したバッテリーパックが多種の電子機器
に使用されている。このようなバッテリーパックを使用
することより、電池単体を扱う場合よりも取扱いが簡単
になると共に、電子機器におけるバッテリー収納部の構
成が簡単になるという利点がある。
【0003】2次電池としては、従来、鉛蓄電池、ニッ
ケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池等がある
が、近年、移動体通信機、ラップトップ型パソコン、ノ
ートブック型パソコン、パームトップ型パソコン、一体
型ビデオカメラ、ポータブルCDプレーヤー、MDプレ
ーヤー、DCCプレーヤー、ポータブルワープロ、ヘッ
ドフォンステレオ、コードレス電話、セルラー電話等の
電子機器の小型化、軽量化を図る上で、これらの電子機
器の電源としての2次電池の高容量化が要望され、リチ
ウムイオンをドープ・脱ドープできる炭素質材料を用い
たリチウムイオン2次電池(例えば、特公平4−248
31号公報等)が、負極にリチウム金属又はその合金を
使用したリチウム2次電池に比して、安全性の点で格段
に優れており、高エネルギー密度を得られることから注
目されている。
【0004】上記、リチウムイオン2次電池は、電圧
1.2Vの2次電池としてのニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素吸蔵合金電池、電圧2.0Vの鉛蓄
電池に比して、軽量且つ高容量であり、平均電圧が3.
5V〜3.6Vと高く、さらに放電電圧が傾斜してお
り、残量表示が可能である利点がある。また、電池形状
としては、円筒形、薄型、ボタン型等がある。
【0005】しかしながら、かかるリチウムイオン2次
電池は、電解質溶液の電気化学的安定性の点で、電池電
圧4.5V以上において、溶液に使用される溶媒が分解
し、ガス発生を伴い、電池内圧が上昇し、ガス開放のラ
プチャーが作動する。通常の使用下では、セル当たり
4.4V〜4.3Vの領域において過充電を防止するこ
とが望ましく、またカットオフ電圧をセル当たり2.7
V〜2.5Vにするが、2.0V以下では使用する集電
体と炭素質材料との組合せにより、集電体の溶解が起こ
ることもあるので、かかる過放電を回避する必要があ
る。
【0006】このようなリチウムイオン2次電池を用い
たバッテリーパックにおいては、2次電池への充電を行
う際、満充電以後の過充電を回避するために、例えば図
2に示すように電池の端子間電圧を監視し、満充電時の
電圧に至ったときに2次電池への通電を遮断する電池保
護回路を内蔵したものが知られている。図2において、
1はバッテリーパックで、そのケース内にリチウムイオ
ン2次電池(以下、セル電池と称する)2a,2b、電
池保護回路3を備えている。
【0007】セル電池2a,2bは直列に接続され、セ
ル電池2bの負極端子は負極入出力端子1bに接続さ
れ、セル電池2aの正極端子は電池保護回路3を介して
正極入出力端子1aに接続されている。
【0008】電池保護回路3は、PチャンネルMOS型
のFET31及び過充電検出回路32から構成され、F
ET31のソースはセル電池2aの正極端子に接続され
ると共にドレインは正極入出力端子1aに接続されてい
る。
【0009】過充電検出回路32は、定電圧発生回路32
1 、比較器OP、PチャンネルMOS型の電界効果トラ
ンジスタ(以下、FETと称する)Q1、Nチャンネル
MOS型のFETQ2〜Q4、及び抵抗器R1〜R4に
よって構成されている。
【0010】定電圧発生回路321 は入力端子IN1,I
N2間に印加される電圧から所定の基準電圧Vthを生成
し、この基準電圧Vthは比較器OPの反転入力端子に印
加されている。ここで、基準電圧Vthは、セル電池2
a,2bの満充電時の最大電圧よりもやや低い電圧値に
対応した値に設定されている。
【0011】比較器OPの非反転入力端子は抵抗器R1
を介して入力端子IN1に接続されると共に、抵抗器R
2,R3を介して入力端子IN2に接続されている。さ
らに、比較器OPの出力端子はFETQ1,Q2のゲー
トに接続されている。
【0012】FETQ1のソースは入力端子IN1に接
続され、ドレインは抵抗器R4を介してFETQ2のド
レイン及びFETQ3,Q4のゲートに接続されてい
る。また、FETQ2〜Q4のそれぞれのソースは入力
端子IN2に接続され、FETQ3のドレインは出力端
子OUTに、またFETQ4のドレインは抵抗器R2,
R3の接続点にそれぞれ接続されている。
【0013】さらに、過充電検出回路32の出力端子O
UTはFET31のゲートに接続されると共に、入力端
子IN1は正極入出力端子1aに接続され、入力端子I
N2は負極入出力端子1bに接続されている。
【0014】前述の構成よりなるバッテリーパック1に
充電器(図示せず)から通電して充電する際、電池の端
子間電圧が満充電電圧に達したときにFET31がオン
状態からオフ状態に切り替えられて、充電器からセル電
池2a,2bへの通電が遮断される。これにより、セル
電池2a,2bの劣化或いは破損が防止される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た従来の電池保護回路3においては、周囲温度の変化が
生じた際、電池の過充電状態を検出できず、過充電状態
で通電が行われ電池の劣化或いは破損を招くといた問題
点があった。即ち、セル電池2a,2bとして用いられ
るリチウムイオン電池の温度特性は0又は負の温度係
数、即ち0〜−1mV/℃の温度係数を有し、例えば図
3に示すように−0.5mV/℃の負の温度係数を有
し、温度の上昇に伴いその満充電電圧は低下する。一
方、過充電検出回路32は、正の温度係数を有し、例え
ば図4に示すように0.4mV/℃の正の温度係数の特
性を持ち、温度上昇に伴い基準電圧値が高くなる。従っ
て、周囲温度が上昇すると、電池の端子間電圧が常温
(20℃)時の電圧よりも高くならなければ過充電状態
として判定しなくなる。
【0016】本発明の目的は上記の問題点に鑑み、周囲
温度の影響を受けずに2次電池を過充電から保護する電
池保護方法及び電池保護回路を提供することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明は上記の目的を達
成するために請求項1では、所定の温度係数を有し、周
囲温度に対応して端子間電圧が変化する2次電池の電圧
を検出し、該検出電圧が所定の基準電圧以上となったと
きに、該2次電池への通電を遮断する電池保護方法にお
いて、周囲温度に対応して前記検出電圧の値を補正する
電池保護方法を提案する。
【0018】また、請求項2では、所定の温度係数を有
し、周囲温度に対応して端子間電圧が変化する2次電池
と、該2次電池の電圧を検出し、該検出電圧が所定の基
準電圧以上となったときに過充電状態と判定する過充電
検出回路とを備え、前記2次電池への充電時に過充電状
態を検出した際、前記2次電池への通電を遮断する電池
保護回路において、周囲温度に対応して前記検出電圧の
値を補正する温度補償回路を設けた電池保護回路を提案
する。
【0019】
【作用】本発明の請求項1によれば、保護対象となる2
次電池の検出電圧は、前記2次電池の温度係数を相殺す
る温度係数をもって周囲温度に対応して補正された後、
基準電圧と比較され、補正後の検出電圧が前記基準電圧
以上となったときに前記2次電池への通電が遮断され
る。
【0020】また、請求項2によれば、温度補償回路に
よって、過充電検出回路の検出電圧が補正される。これ
により、前記温度補償回路及び過充電検出回路全体の温
度係数は、保護対象とする2次電池の温度係数とほぼ同
等の温度係数とされる。
【0021】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の一実施例を説
明する。図1は、一実施例のバッテリーパックを示す回
路図である。図において前述した従来例と同一構成部分
は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、従
来例と本実施例との相違点は過充電検出回路32の入力
端子IN1と正極入出力端子1aとの間に温度補償回路
33を設けると共に、過充電検出回路32における基準
電圧Vthの値を温度補償回路33にける電圧降下分に対
応して低く設定したことにある。
【0022】即ち、温度補償回路33は、温度補償用の
ダイオードDa及び抵抗器Raからなり、ダイオードD
aのアノードは正極入出力端子1aに接続され、カソー
ドは抵抗器Raを介して過充電検出回路32の入力端子
IN1に接続されている。ここで、ダイオードDaとし
ては、その順方向電圧の温度特性において−2mV/℃
の温度係数Kdを有するものを使用すると共に、抵抗器
Raの抵抗値は160KΩに設定されている。また、過
充電検出回路32への流入電流Iは、−20℃のときに
0.72μA、60℃のときに1.26μAであり、温
度に比例して直線的に変化する。
【0023】次に、前述の構成よりなる本実施例の動作
を説明する。抵抗器Raにおける電圧降下の温度係数K
rは、過充電検出回路32への流入電流Iに依存し、次
の(1) 式によって表される。 Kr=Ra×(IRamax −IRamin )/(Tmax −Tmin ) =160×103 ×(1.26-0.72)×10-6/{60-(-20)} =1.08mV/℃ …(1) 従って、電池保護回路3全体の温度係数Kは、ダイオー
ドDaの温度係数Kdと抵抗器Raの温度係数Krと過
充電検出回路32の温度係数Kcの和となり、次の(2)
で表されるように−0.52mV/℃となる。
【0024】 K=Kd+Kc+Kr =(−2)+0.4+1.08=−0.52mV/℃ …(2) これにより、セル電池2a,2bの温度係数(−0.5
2mV/℃)と電池保護回路3の温度係数K(−0.5
2mV/℃)とが等しくなり、温度の上昇に伴いセル電
池2a,2bの満充電電圧が低下しても、過充電検出回
路32は常温(20℃)時と同等の基準で過充電状態を
検出することができる。
【0025】従って、セル電池2a,2bへの充電時に
周囲温度が上昇しても、セル電池2a,2bの過充電状
態を的確に検出して通電を遮断することができるので、
セル電池2a,2bの劣化或いは破損を防止することが
できる。
【0026】尚、本実施例の構成は一例でありRa等の
各値は、温度係数によって決められるものでこれに限定
されることはない。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように本発明の請求項1に
よれば、周囲温度の変化に伴い保護対象とする2次電池
の電圧が変化した場合においても、前記2次電池の検出
電圧が前記2次電池の温度係数を相殺する温度係数をも
って周囲温度に対応して補正されるので、周囲温度が上
昇した場合においても常温時と同等の基準で2次電池の
過充電状態を判定でき、2次電池の劣化或いは破損を防
止することができる。
【0028】また、請求項2によれば、周囲温度の変化
に伴い保護対象とする2次電池の電圧が変化した場合に
おいても、温度補償回路によって過充電検出回路の検出
電圧が補正され、前記温度補償回路及び過充電検出回路
全体の温度係数は、前記2次電池の温度係数とほぼ同等
の温度係数とされるので、周囲温度が上昇した場合にお
いても常温時と同等の基準で2次電池の過充電状態を判
定でき、2次電池の劣化或いは破損を防止することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す回路図
【図2】従来例を示す回路図
【図3】セル電池の温度特性を示す図
【図4】過充電検出回路の温度特性を示す図
【符号の説明】
1…バッテリーパック、2a,2b…セル電池、3…電
池保護回路、31…FET、32…過充電検出回路、32
1 …定電圧発生回路、OP…比較器、Q1〜Q4…FE
T、R1〜R4…抵抗器、33…温度補償回路、Da…
ダイオード、Ra…抵抗器。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の温度係数を有し、周囲温度に対応
    して端子間電圧が変化する2次電池の電圧を検出し、該
    検出電圧が所定の基準電圧以上となったときに、該2次
    電池への通電を遮断する電池保護方法において、 周囲温度に対応して前記検出電圧の値を補正する、 ことを特徴とする電池保護方法。
  2. 【請求項2】 所定の温度係数を有し、周囲温度に対応
    して端子間電圧が変化する2次電池と、該2次電池の電
    圧を検出し、該検出電圧が所定の基準電圧以上となった
    ときに過充電状態と判定する過充電検出回路とを備え、
    前記2次電池への充電時に過充電状態を検出した際、前
    記2次電池への通電を遮断する電池保護回路において、 周囲温度に対応して前記検出電圧の値を補正する温度補
    償回路を設けた、 ことを特徴とする電池保護回路。
JP16167193A 1993-06-30 1993-06-30 電池保護方法及び電池保護回路 Pending JPH0723534A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5981390A (en) * 1994-11-26 1999-11-09 Tong Yang Cement Corporation Method for depositing a platinum layer on a silicon wafer
JP2010259240A (ja) * 2009-04-27 2010-11-11 Mitsumi Electric Co Ltd 保護回路
JP2013148573A (ja) * 2011-12-21 2013-08-01 Seiko Instruments Inc 電子時計、充電制御方法

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Effective date: 20000425